Наноупаковки из ДНК помогают учёным изучать работу нейронов

Учёные из Чикагского университета разработали метод доставки молекул в клетку с помощью микроскопических капсул, собранных из ДНК. Техника, описанная 21 августа в Nature Nanotechnology, позволяет отслеживать клеточные взаимодействия, которые раньше было сложно изучать.

«Это настоящая молекулярная платформа, — сказала Ямуна Кришнан, профессор химии и соавтор исследования. — Существует множество исследовательских задач — от кардиологии до нейробиологии, — которым нужна такая система для изучения очень быстрых молекулярных явлений».

Клетки общаются с помощью химических сигналов, которые происходят слишком быстро для точного изучения. Команда сосредоточилась на одном классе таких сигналов — нейростероидах.

Нейростероиды важны для здоровья нейронов, но их сложно исследовать из-за мгновенной реакции: «В момент добавления нейростероида нейрон уже сработал», — пояснила Кришнан.

Чтобы получить детальную картину событий в клетке, учёным нужно было доставить нейростероиды внутрь в «упаковке», высвободить их по команде и отследить результат. Ключевая задача — создать систему, которая не протекает до нужного момента.

Решение нашлось в ДНК-нанотехнологиях. ДНК — удобный материал, подобный конструктору Lego, с стандартными сцепляющимися элементами. Поскольку она состоит из природных компонентов, то может безопасно растворяться после выполнения задачи.

Лаборатория создала крошечные икосаэдрические структуры (20-гранные, как игральная кость), состоящие из двух половинок, которые смыкаются вокруг полезного груза молекул, образуя капсулу. Размер каждой капсулы — всего 20 нанометров, что в тысячу раз меньше ширины человеческого волоса.

Для доставки капсул к нужным клеткам учёные прикрепляют к ним молекулярные «адреса» (их находят, изучая, как вирусы и бактерии нацеливаются на определённые части тела). Чтобы высвободить груз, на клетки просто направляют свет.

Систему успешно протестировали на червях, что позволило измерить кинетику нейростероидов — ранее недоступный процесс.

В перспективе технология может использоваться для доставки лекарств, но в данном исследовании она служила инструментом для лучшего понимания работы организма.